Ningún sistema es adecuado para todos.

Los componentes que componen su sistema de posicionamiento de alta precisión (base y rodamientos, sistema de medición de posición, sistema de motor y conductor) deben trabajar juntos lo más posible. En la Parte 1 cubrimos la base del sistema y los rodamientos. Aquí, cubrimos la medición de posición. La Parte 3 cubrirá la etapa, la unidad y el diseño del codificador; el amplificador de unidad; y controladores.

Sistema de medición de posición

En general, puede clasificar los controladores como "bucle abierto" o "bucle cerrado". Con controladores de circuito abierto (generalmente usados ​​con motores de paso) cada impulso que emite el controlador causa un cierto desplazamiento de diapositivas. Sin embargo, no hay medios para determinar qué tan grande ha sido el desplazamiento. Por ejemplo, se pueden haber emitido 500 pulsos, pero debido a la esticción, la tolerancia al tornillo de bolas, la histéresis, los errores de devanado, etc., la tabla puede haber movido solo 498 pulsos. Una desventaja importante es que no se produce corrección de errores de posicionamiento.

En un sistema de circuito cerrado, o sistema de servo, un codificador de posición proporciona retroalimentación al controlador. El controlador continúa enviando señales de control del motor hasta que se haya alcanzado la posición exacta deseada del portaobjetos.

Una diapositiva sin retroalimentación de posición en la ilustración superior, seguido de los tres métodos comunes para medir la posición de la diapositiva:
• Posicione el codificador montado en el eje del motor o el tornillo de bolas.
• Codador lineal montado en la diapositiva.
• Interferómetro láser con espejos montados en el portaobjetos.

En el primer método, la posición de deslizamiento se mide indirectamente: el codificador de posición se monta en el eje de transmisión. La tolerancia, el desgaste y el cumplimiento en los componentes mecánicos entre el portaobjetos y el codificador de posición conducen a desviaciones entre las posiciones de deslizamiento deseadas y verdaderas. Combinado con el tornillo de pelota, la precisión de diapositivas en el mejor de los casos está limitada por la precisión del tornillo de bolas. Las precisiones típicas son de ± 5 a ± 10 mm/300 mm de viaje.

La mayoría de los sistemas de medición lineal consisten en una escala de vidrio precisa y un cabezal de medición fotoeléctrica. Ya sea la escala o la cabeza se adhiere directamente a la diapositiva móvil y mide la posición del deslizamiento directamente. Ni los errores son introducidos por las inexactitudes de los tornillos de pelota. Las precisiones típicas para la escala en sí son ± 1 a ± 5 mm/m. Esta es también la precisión de la diapositiva en la ubicación de la cabeza de medición.

La carga de la etapa (cuya precisión de posición es lo que realmente estamos interesados) siempre está a cierta distancia de la escala de medición, medida en una dirección perpendicular a la dirección del movimiento, porque la mayoría de los codificadores se encuentran debajo del portaobjetos, pero la carga está en la parte superior . Esto es aún más pronunciado con las etapas apiladas. Durante un movimiento, si la diapositiva se inclina un poco debido a las desviaciones en la rectitud de las formas de rodamiento, se crea errores de inversión, etc., se crea una desviación en relación con la posición de la carga frente al codificador.

Un pequeño error angular con un desplazamiento grande, como se encuentra en las etapas XY apiladas, puede conducir a la multiplicación de la inexactitud de la escala. En otras palabras, una escala de medición proporciona información de posición correcta solo en el sitio donde se adhiere el cabezal de medición.

Una etapa de movimiento con características de rollo de precisión, por ejemplo, muestra errores angulares típicos de aproximadamente ± 5 arcos sec. (1 arco Sec = 1/3,600 grados o aproximadamente 5 μrad.) Para una distancia de 100 mm entre la carga y la escala, esto da como resultado un error de posicionamiento de ± 2.5 mm!

Para aplicaciones extremadamente precisas, el sistema de retroalimentación de posicionamiento del interferómetro láser con espejos plano es la mejor opción. La longitud de onda de un láser de helio, 632.8 nm, sirve como estándar. Un nanómetro es de 1 × 10-9 metros. La precisión de aproximadamente ± 0.1 mm/m para una fuente láser estabilizada es posible, con una resolución de hasta λ/1,024 o 0.617 μm. Lambda (λ) es la longitud de onda de la luz.

Una ventaja principal es que los espejos pueden estar en el sitio de la carga; es decir, donde la precisión es realmente importante. Se eliminan los errores de Abbé. La planitud de los reflejos, típicamente en el rango submicrónico, determina la linealidad con la que se mueve el portaobjetos.

Además, debido a que la moción para una etapa XY se hace referencia a un punto fijo fuera del plano de movimiento, la retroalimentación compensa automáticamente cualquier fuera de la cantidad del sistema XY, porque mantiene el deslizamiento a una distancia fija.

La longitud de onda de la luz en el aire depende de la velocidad de la luz en el aire, que es una función de la temperatura del aire, la presión y la humedad relativa, entre otras cosas. Cuando usa una escala de medición, un cambio de temperatura da como resultado errores de medición debido a la expansión del material de escala. Los coeficientes de expansión típicos para las escamas de vidrio y acero son de 8 y 10 mm/m por delg K. con un interferómetro láser, donde no se puede mantener un entorno estable, puede corregir los cambios atmosféricos con componentes de compensación automáticos opcionales.